Bioteknologi Tanaman Genus Curcuma (1)

Tanaman genus Curcuma menjadi sangat penting bagi perkembangan dunia pengobatan secara global karena memiliki potensi penghambatan terhadap berbagai macam gejala penyakit seperti anti peradangan, hypoclorestaemik, kolera, anti biotik, anti diabetes, anti kanker, anti virus, dan anti rheumatik. Tanaman genus Curcuma telah digunakan sebagai bahan obat  untuk mengatasi penyakit Alzheimer’s serta penggunaan lain sebagai anti serangga, aroma terapi, dan industri parfum.

Beberapa spesies dari tanaman Curcuma juga telah digunakan sebagai bahan baku pada industri karbohidrat, dan bunga potong. Beberapa nilai ekonomi genus curcuma diterangkan pada tabel 1.

Sumber : Parthasarathy et al. 2006

Bioteknologi sebagai salah satu ilmu terapan telah lama digunakan pada beberapa penelitian tanaman genus Curcuma sejak 3-4 dekade yang lalu. Curcuma longa L. atau dikenal dengan kunyit merupakan tanaman temu-temuan yang digunakan sebagai bahan baku berbagai jenis masakan. Tanaman kunyit telah menjadi fokus beberapa peneliti khususnya dalam bidang bioteknologi. Ada beberapa kegiatan yang berhubungan dengan bioteknologi yang telah dilakukan dan mencakup dalam tiga kegiatan besar diantaranya : kultur jaringan, marka molekuler, dan transformasi genetik. Marka molekuler dan transformasi genetik akan disampaikan pada tulisan selanjutnya, Bioteknologi Tanaman Genus Curcuma (2)

Kultur Jaringan

Penelitian kultur jaringan telah banyak dilakukan hingga menghasilkan beberapa protokol untuk propagasi tanaman genus Curcuma secara in vitro, kultur suspensi sel sebagai penapisan varietas dengan sifat unggulan dan digunakan pula untuk konservasi tanaman.

Pengaruh eksplan dan media. Diantara berbagai macam eksplan yang telah dicoba, tunas rimpang merupakan material yang paling banyak digunakan pada propagasi tanaman  genus Curcuma. Media MS (Murashige and Skoog) secara luas telah dikembangkan dengan penambahan zat pengatur tumbuh tanaman benzil adenin (BA) atau benzil amino purin (BAP) untuk memberikan pengaruh terhadap proliferasi tunas pada propagasi klonal secara in vitro. Hasil penelitian menunjukan respon yang beragam terhadap pengaruh BAP, artinya setiap spesies memiliki respon yang berbeda-beda. Selain penggunaan sitokinin secara tunggal, kombinasi sitokinin dengan auksin seperti NAA, kinetin, IBA, 2,4D, TDZ dan IAA pada media solid maupun cair memberikan pengaruh terhadap berkurangnya jumlah kalus, multiplikasi tunas dari tunas rimpang, dan pembungaan pada beberapa tanaman genus Curcuma. Hasil penelitian pada Curcuma zedoaria menunjukan terbentuknya kalus dari hypertropheid cortical sel parenkim pada eksplan akar. Penggunaan sukrosa telah digunakan sebagai sumber karbon terbaik bagi eksplan tanaman genus Curcuma.

This slideshow requires JavaScript.

Induksi Mutasi in Vitro. Mutasi adalah perubahan yang terjadi pada bahan genetik (DNA maupun RNA), baik pada taraf urutan gen (disebut mutasi titik) maupun pada taraf kromosom. Meskipun secara biologi sebagian terbesar mutasi menyebabkan gangguan pada kebugaran (fitness) individu, bahkan kematian, mutasi sebenarnya adalah salah satu kunci bagi kemampuan beradaptasi suatu jenis (spesies) terhadap lingkungan baru atau yang berubah. Sisi positif ini dimanfaatkan oleh sejumlah bidang biologi terapan. Induksi mutasi tanaman kunyit telah dilakukan pada beberapa varietas “Suvarna” dan “Prabha” dengan menggunakan bahan kimia EMS (ethil methane sulfonat), dan secara fisik menggunakan iradiasi sinar gamma yang menghasilkan cytotypes dengan mengubah sejumlah kromosom.

Gamma chamber ukuran kecil

Keterangan menunjukan mesin diproduksi oleh India

Gamma chamber untuk sampel tanaman

Produksi Microrhizome secara In Vitro. Microrhizome memiliki keunggulan dibandingkan dengan rimpang pada umumnya, karena memiliki keuntungan dalam hal pengemasan dan transportasi, disamping konservasi plasma nutfah. Induksi microrhizome telah dilakukan dan memperoleh hasil yang menggembirakan. Dengan penggunaan media MS dan zat pengatur tumbuh BAP, NAA dan ancymidol dengan penambahan hingga 10% sukrosa telah bisa dihasilkan microrhizome pada minggu ke 8, dan cukup baik saat diaklimatisasi ke lapangan. Secara teknis induksi microrhizome dilakukan dengan menghambat kinerja BAP dan meningkatkan konsentrasi glukosa maka akan menghasilkan microrhizome yang lebih baik. Percobaan dilakukan pada media cair dengan penambahan BA dan mengurangi fotoperiodisitas yang diamati selama 30 hari.

This slideshow requires JavaScript.

Keberhasilan Memiliki Buah Hati Melalui Solusi Modern

Dalam rangka memperingati hari Ibu tahun 2015 agrianita IPB menyelenggarakan seminar ilmiah populer dengan tema  “Upaya Peningkatan Keberhasilan Memiliki Buah Hati Melalui Solusi Modern di Auditorium Andi Hakim Nasution IPB Dramaga Bogor. Kegiatan ini dihadiri tak kurang dari 300 orang peserta yang didominasi oleh kaum wanita. Seminar ini sangat efektif dalam mendekatkan ilmu pengetahuan dengan masyarakat. Dengan istilah lain membumikan ilmu pengetahuan. Untuk mendapatkan buah hati yang diinginkan tidak semua pasangan suami isteri diberikan kepercayaan secara langsung memperoleh buah hati. Oleh karena itu peranan ilmu pengetahuan sangat diharapkan dalam memenuhi gap antara keinginan dengan kenyataan tersebut.

Saya sendiri menawarkan kepada isteri saya untuk mengikuti kegiatan ini, sehingga kegiatan program memperoleh buah hati yang sedang kami rencanakan mendapatkan tambahan pengetahuan dan pengalaman. Alhamdulillah isteri saya tidak keberatan menghadiri acara tersebut. Seminar ini menghadirkan narasumber Dr. Ivan Sini MD FRANZCOG, GDRM, SPOG dari Morula in Vitro Fertilization Indonesia dan dimoderatori oleh Prof Dr. Arief Boediono dari Ketua Departemen Anatomi, Fisiologi, dan Farmakologi Fakultas Kedokteran Hewan IPB. Dalam kesempatan ini dijelaskan oleh Dr Ivan bagaimana cara memperoleh buah hati yang didambakan  dan ditambah pula pengenalan program bayi tabung (in vitro ferilization) bagi pasangan suami isteri yang sudah lama menanti buah hati yang tak kunjung datang, baik karena alasan medis maupun non medis.

Pemateri yang hadir Dr. Ivan Sini MD FRANZCOG, GDRM, SPOG dari Morula in Vitro Fertilization Indonesia dan dimoderatori oleh Prof Dr. Arief Boediono

Pelaksanaan bayi tabung di Indonesia ternyata sudah cukup lama yaiu sejak MUI (Majelis Ulama Indonesia) menyetujui program bayi tabung dalam kondisi tertentu pada pasangan yang syah dan bukan dari pasangan yang tidak menikah, surrogate, orang tua single, atau pasangan jenis kelamin sejenis. Bayi abung pertama berhasil dilakukan pada tahun 1987 dan mengalami perkembangan pesat setelah tahun 2006.

Bioteknologi Embrio dalam Program Bayi Tabung

Kegiatan bayi tabung dilaksanakan melalui beberapa tahapan diantaranya indikasi klinis (pemeriksaan awal), stimulasin ovarium, pengambilan telur, dipertemukannya sperma dan telur dan transfer embrio. Biaya yang dibutuhkan mencapai 45-70 juta dengan tingkat keberhasilan mencapai 40%. Dihadirkan pula pasangan suami isteri yang telah berhasil melakukan program bayi tabung dengan usia anak 3 tahun berbagi pengalaman tentang program bayi tabung yang telah dilakukan. Sebuah catatan dari kegiatan seminar kali ini adalah “ Suami Isteri yang belum memiliki buah hati hendaknya dapat melakukan konsultasi secara bersama. Pemeriksaan hendaknya bukan hanya dilakukan oleh pihak istri namun harus dilakukan pula oleh pihak suami, agar harapan memperoleh buah hati yang didambakan dapat segera terealisasi”.

International Symposium on Innovative Bio-Production Indonesia

International Symposium on Innovative Bio-Production Indonesia

Pusat Penelitian Bioteknologi-LIPI mengadakan Simposium selama tiga hari pada tanggal 16-18 September 2015, bertempat di IPB International Convention Center, Botani Square 2nd floor, Jl. Pajajaran 22, Bogor. Tema yang diusung adalah “Biotechnology – Innovative Bioproduction Indonesia“. Simposium ini dihadiri oleh para peneliti, akademisi, pakar industri dan para stakeholder dari beberapa negara yang hadir untuk saling berbagi dan berdiskusi mengenai kemajuan dan perkembangan bioteknologi di berbagai bidang. Saya berkesempatan hadir pada acara tersebut sangat terinspirasi dengan peranan bioteknologi dalam mencari  solusi dan menjawab permasalahan dasar seperti ketersediaan dan ketahanan pangan, obat-obatan dan lingkungan.

Ada sejumlah topik yang diangkat dan dibahas dalam simposium tersebut dan dibagi menjadi 3 hari pelaksanaan simposium diantaranya adalah :

Ketahanan pangan, meliputi topik penelitian di bidang bioteknologi tanaman dan hewan (ternak), termasuk juga aplikasi teknik genetika molekuler untuk meningkatkan kuantitas dan kualitas tanaman pangan dan mengurangi akibat negatif dari cekaman biotik dan abiotik, pengembangan pupuk alami (biofertilizer), pemanfaatan genetika molekuler dan biologi reproduksi untuk meningkatkan produktivitas dan kualitas hewan ternak, aplikasi bioteknologi dalam penelitian pakan dan produksinya, penelitian bidang nutrigenomik, pengembangan pangan fungsional, aplikasi bioteknologi untuk meningkatkan kualitas nutrisi, rasa, tekstur dan penampilan makanan, keamanan pangan, serta toksikologi dan mikrobiologi pangan.

Salah satu peranan bioteknologi dalam kegiatan crops inprovement.

Hal yang menarik disampaikan oleh Kepala Puslit Bioteknologi LIPI, Dr. Bambang Sunarko, terkait dengan permasalahan ketahanan pangan. Beliau mengungkapkan bahwa permasalahan tersebut tidak bisa diselesaikan oleh satu pihak tertentu saja. “Kita memerlukan wadah lintas sektoral yang menggabungkan peneliti, akademisi, dan kalangan industri bioteknologi untuk mencari pemecahan bersama”. Di artikel saya sebelumnya yang berjudul HARI PANGAN SEDUNIA : Petani Pejuang Pangan dan Gizi Bangsaku sedikit diulas peranan petani dalam menghadapi ketahanan pangan nasional, hal itu menunjukan bahwa sebenarnya kita sudah sepakat bahwa harus ada sinergitas antara berbagai stakeholder bangsa ini dalam menghadapi tantangan ke depan.

Biorefinery, meliputi topik penelitian terkait pemanfaatan biomasssa dan mikroba terpilih guna memproduksi energi terbarukan, produk kimia dan solusi permasalahan lingkungan hidup, serta studi kelayakan usaha hasil penelitian di Indonesia. Isu fundamental yang dibangun adalah masalah keterbatasan bahan baku obat. Pengembangan penelitian biomedis berdasarkan penggunaan sumber daya dan keanekaragaman hayati dan keanekaragaman serta teknologi DNA rekombinan untuk bioindustri menjadi harapan agar bisa mengurangi ketergantungan terhadap impor bahan obat. Sayangnya di tema ke dua ini saya berhalangan hadir karena harus mengikuti kegiatan di kampus.

Penemuan Obat Baru berbasis Bioresources, meliputi topik penelitian seputar pengembangan vaksin dan obat-obatan baru, kosmetika, aplikasi kultur sel dalam penelitian kesehatan dan farmasi, terapi dan diagnostik, nutrasetika dan juga kimia bahan alam. Tema ini menghadirkan beberapa pembicara diantaranya adalah Ibu Dr. Neni Nurainy, Divisi Penelitian dan Pengembangan PT Biofarma. Beliau menjelaskan kemajuan yang diperoleh atas penelitiannya membangun vaksin TBC di Indonesia. Semoga pada akhirnya penelitian-penelitian hebat tersebut dapat membumi, memberikan manfaat yang besar, digunakan untuk membuka ruang-ruang ilmu yang belum terbuka, dan dinikmati untuk kemaslahatan umat manusia, bukan hanya sekedar lembaran jurnal ataupun laporan penelitian. Wallahualam

Foto kegiatan lainnya :

Pembicara hari pertama

Pembicara hari ke -3

Pemanfaatan bakteri Bacillus turingensis pada crops improvement

Transformasi genetik pada tanaman padi Rojolele

.

Agricultural Biotechnology : The Technology, Impact and Benefit

Speaker

Sabtu, 29 September 2012

Pukul 08.00 – 12.00 WIB

Auditorium Toyib Hadiwijaya, FAPERTA

Kampus IPB Dramaga

GEN

Gen (dari bahasa Belanda: gen) adalah unit pewarisan sifat bagi organisme hidup. Bentuk fisiknya adalah urutan DNA yang menyandi suatu protein, polipeptida, atau seuntai RNA yang memiliki fungsi bagi organisme yang memilikinya. Batasan modern gen adalah suatu lokasi tertentu pada genom yang berhubungan dengan pewarisan sifat dan dapat dihubungkan dengan fungsi sebagai regulator (pengendali), sasaran transkripsi, atau peran-peran fungsional lainnya^[1][2]. Penggunaan “gen” dalam percakapan sehari-hari (misalnya “gen cerdas” atau “gen warna rambut”) sering kali dimaksudkan untuk alel: pilihan variasi yang tersedia oleh suatu gen. Meskipun ekspresi alel dapat serupa, orang lebih sering menggunakan istilah alel untuk ekspresi gen yang secara fenotipik berbeda. Gen diwariskan oleh satu individu kepada keturunannya melalui suatu proses reproduksi, bersama-sama dengan DNA yang membawanya. Dengan demikian, informasi yang menjaga keutuhan bentuk dan fungsi kehidupan suatu organisme dapat terjaga.

Sejarah

Gregor Mendel telah berspekulasi tentang adanya suatu bahan yang terkait dengan suatu sifat atau karakter di dalam tubuh suatu individu yang dapat diwariskan dari satu generasi ke generasi berikutnya. Ia menyebutnya ‘faktor’. Oleh Hugo de Vries, konsep yang serupa ia namakan pangen (baca: “pan-gen”) pada buku karangannya Intracellular Pangenesis (terbit 1889). Belum membaca tulisan Mendel, de Vries mendefinisikan pangen sebagai “partikel terkecil yang mewakili satu penciri terwariskan”. Wilhelm Johannsen lalu menyingkatnya sebagai gen dua puluh tahun kemudian. Pada 1910, Thomas Hunt Morgan menunjukkan bahwa gen terletak di kromosom. Selanjutnya, terjadi ‘perlombaan’ seru untuk menemukan substansi yang merupakan gen. Banyak penghargaan Nobel yang kemudian jatuh pada peneliti yang terlibat dalam subjek ini.

Pada saat itu DNA sudah ditemukan dan diketahui hanya berada pada kromosom (1869), tetapi orang belum menyadari bahwa DNA terkait dengan gen. Melalui penelitian Oswald Avery terhadap bakteri Pneumococcus (1943), serta Alfred Hershey dan Martha Chase (publikasi 1953) dengan virus bakteriofag T2, barulah orang mengetahui bahwa DNA adalah bahan genetik.

Pada tahun 1940an, George Beadle dan Edward Tatum mengadakan percobaan dengan Neurospora crassa. Dari percobaan tersebut, Beadle dan Tatum dapat menarik hipotesis bahwa gen mengkode enzim, dan mereka menyimpulkan bahwa satu gen menyintesis satu enzim (one gene-one enzyme theory). Beberapa puluh tahun kemudian, ditemukan bahwa gen mengkode protein yang tidak hanya berfungsi sebagai enzim saja, dan beberapa protein tersusun dari dua atau lebih polipeptida. Dengan adanya penemuan-penemuan tersebut, pendapat Beadle dan Tatum, one gene-one enzyme theory, telah dimodifikasi menjadi teori satu gen-satu polipeptida (one gene-one polypetide theory).

Struktur gen

Pada sel eukariot, gen terdiri dari:

• domain regulasi inisiasi transkripsi, yang terdiri antara lain dari:^[5] deret GCCACACCC, ATGCAAAT, kotak GC, kotak CCAAT dan kotak TATA.
• intron
• ekson, merupakan area kodikasi protein yang dapat ditranskripsi secara overlapping atau nonoverlapping.^[6] Sebagai contoh, pada kode dengan tiga deret nukleotida (kodon triplet) AUU GCU CAG, dapat secara dibaca nonoverlapping sebagai AUU GCU CAG atau dibaca secara overlapping sebagai AUU UUG UGC GCU CUC CAG. Walaupun pada sekitar tahun 1961, telah diketahui bahwa asam amino dikodikasi oleh kodon secara nonoverlapping, telah ditemukan protein berbeda hasil transkripsi dengan pergeseran overlapping kodon.^[7]
• domain regulasi akhir transkripsi

Ekspresi gen

 

Proses penyeleksian mRNA.

Ekspresi gen adalah proses dimana kode-kode informasi yang ada pada gen diubah menjadi protein-protein yang beroperasi di dalam sel. Ekspresi gen terdiri dari dua tahap:

1. Transkripsi, proses pembuatan salinan RNA.
2. Translasi, proses sintesis polipeptida yang spesifik di dalam ribosom.

Proses transkripsi DNA menjadi mRNA dan translasi mRNA menjadi sebuah polipeptida disebut dogma sentral (central dogma). Dogma sentral berlaku pada prokariot dan eukariot. Namun, pada eukariot ada tahap tambahan yang terjadi di antara transkripsi dan translasi yang disebut tahap pre-mRNA. Tahap pre-mRNA adalah untuk menyeleksi mRNA yang akan dikirim keluar nukleus untuk ditranslasikan di ribosom. Ekson merupakan mRNA yang akan dikirim keluar nukleus untuk ditranslasikan, sedangkan intron merupakan mRNA yang akan tetap berada di dalam nukleus karena kemungkinan mRNA tersebut akan membentuk protein yang tidak fungsional (tidak berguna) jika ditranslasikan. Intron kemudian akan terurai kembali untuk membentuk rantai mRNA baru.

Ketahui pula bahwa beberapa kesalahan yang disebut mutasi dapat terjadi pada proses ekspresi gen ini.

Dari Wikipedia